Java模拟并解决缓存穿透 – Python量化投资

Java模拟并解决缓存穿透

什么叫做缓存穿透

缓存穿透只会发生在高并发的时候,就是当有10000个并发进行查询数据的时候,我们一般都会先去redis里面查询进行数据,但是如果redis里面没有这个数据的时候,那么这10000个并发里面就会有很大一部分并发会一下子都去mysql数据库里面进行查询了

解决缓存穿透

首先我模拟一下缓存穿透

比如下面的代码
在这里插入图片描述
Pom.xml代码

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <groupId>com.example</groupId>
    <artifactId>springboot</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <packaging>jar</packaging>
    <name>springboot</name>
    <description>Demo project for Spring Boot</description>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.1.1.RELEASE</version>
        <relativePath></relativePath> <!-- lookup parent from repository -->
    </parent>
    <properties>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
        <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
        <java.version>1.8</java.version>
    </properties>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-devtools</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId>
            <artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId>
            <version>1.1.1</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>mysql</groupId>
            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>
    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

Application.properties

server.port=8081
#DB Configuration:
spring.datasource.driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver
spring.datasource.url=jdbc:mysql://47.91.248.236:3306/hello?useUnicode=true&characterEncoding=utf8
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=root
#spring集成Mybatis环境
#pojo别名扫描包
mybatis.type-aliases-package=com.itheima.domain
#加载Mybatis映射文件
mybatis.mapper-locations=classpath:mapper/*Mapper.xml

MyController代码,下面的蓝色代码是模仿10000个并发线程

/**
 * sinture.com Inc.
 * Copyright (c) 2016-2018 All Rights Reserved.
 */
package com.itheima.controller;
import com.itheima.mapper.UserMapper;
import com.itheima.domain.User;
import com.itheima.service.UserService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
/**
 * @author xinzhu
 * @version Id: MyController.java, v 0.1 2018年12月05日 下午6:29 xinzhu Exp $
 */
@RestController
public class MyController {
    @Autowired
    private UserService userService;
    @RequestMapping("/hello/{id}")
    @ResponseBody
    public User queryUser(@PathVariable Integer id){
       // 蓝色代码注释开始
       new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                for (int x = 0; x < 10000; x++) {
                    userService.queryUser(id);
                }
            }
        }.start();
        // 蓝色代码注释结束
        return userService.queryUser(id);
    }
}

User类

/**
 * sinture.com Inc.
 * Copyright (c) 2016-2018 All Rights Reserved.
 */
package com.itheima.domain;
/**
 * @author xinzhu
 * @version Id: User.java, v 0.1 2018年12月06日 下午1:40 xinzhu Exp $
 */
public class User {
    // 主键
    private Integer id;
    // 用户名
    private String username;
    // 密码
    private String password;
    // 姓名
    private String name;
    public void setId(Integer id) {
        this.id = id;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "id=" + id +
                ", username='" + username + '\'' +
                ", password='" + password + '\'' +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
    public Integer getId() {
        return id;
    }
    public String getUsername() {
        return username;
    }
    public void setUsername(String username) {
        this.username = username;
    }
    public String getPassword() {
        return password;
    }
    public void setPassword(String password) {
        this.password = password;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

UserService

package com.itheima.service;
import com.itheima.domain.User;
public interface UserService {
    public User queryUser(Integer id);
}

UserServiceImpl,下面的蓝色代码就是模仿redis,此时要注意下面的模拟redis的map集合必须放到下面的queryUser的外面,也就是说下面的userMap变量必须是成员变量,不然的话,因为redis是被多个线程共享的,如果你放到下面的queryUser()方法里面,那么就是多个线程有多个userMap集合,下面的代码就是如果查询到数据,那么就用redis里面的,如果查询不到就用数据库里面的

package com.itheima.service;
import com.itheima.domain.User;
import com.itheima.mapper.UserMapper;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
@Service
public class UserServiceImpl implements UserService {
    @Autowired
    private UserMapper userMapper;
    // 蓝色代码注释开始
    static Map<Integer,User> userMap=new HashMap();
    static {
        User huancun_user =new User();
        huancun_user.setId(1);
        huancun_user.setName("zhangsan");
        huancun_user.setPassword("123");
        huancun_user.setName("张三");
        userMap.put(1,huancun_user);
    }
    // 蓝色代码注释结束
    public User queryUser(Integer id){
        User user=userMap.get(id);
        if(user==null){
            user= userMapper.queryUser(id);
            System.out.println("查询数据库");
            userMap.put(user.getId(),user);
        }else{
            System.out.println("查询缓存");
        }
        return user;
    };
}

SpringbootApplication代码

package com.itheima;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
@SpringBootApplication
public class SpringbootApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SpringbootApplication.class, args);
    }
}

数据库里面的数据如下

-- ----------------------------
-- Table structure for `user`
-- ----------------------------
DROP TABLE IF EXISTS `user`;
CREATE TABLE `user` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `username` varchar(50) DEFAULT NULL,
  `password` varchar(50) DEFAULT NULL,
  `name` varchar(50) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=10 DEFAULT CHARSET=utf8;
-- ----------------------------
-- Records of user
-- ----------------------------
INSERT INTO `user` VALUES ('1', 'zhangsan', '123', '张三');
INSERT INTO `user` VALUES ('2', 'lisi', '123', '李四');

然后我们查询下面的链接,因为此时上面的模拟redis的map集合里面没有id值是2的数据,所以此时都是查询数据库,你想这一下子10000并发过去,数据库会有很大压力的,

在这里插入图片描述

然后打印结果如下,就是打印了很多查询数据库和查询缓存,此时也就说明10000个并发里面有很多去查询了数据库,这个是要避免的,至于为什么有查询缓存的打印,因为我们把查询的数据给放到模拟的redis里面了啊,所以刚开始的一大部分线程都是查询数据库,然后剩下的都是查询模拟的redis缓存里面的数据

查询数据库
查询数据库
查询数据库
查询数据库
查询数据库
查询数据库
查询数据库
查询数据库
查询数据库
查询数据库
查询数据库
查询数据库
查询数据库
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存

然后我们使用双重检测锁来解决上面的缓存穿透

我们怎么解决缓存穿透呢,即使10000个并发过来,然后这10000个并发需要的数据在redis里面都没有,那么我们应该第一个线程查询数据里面的数据,然后把这个数据给放到redis里面,然后剩下的9999个线程都到redis里面查询,这样就解决了缓存穿透,所以我们可以把上面的代码变成下面这样

比如下面的代码
在这里插入图片描述

Pom.xml代码

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <groupId>com.example</groupId>
    <artifactId>springboot</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <packaging>jar</packaging>
    <name>springboot</name>
    <description>Demo project for Spring Boot</description>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.1.1.RELEASE</version>
        <relativePath></relativePath> <!-- lookup parent from repository -->
    </parent>
    <properties>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
        <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
        <java.version>1.8</java.version>
    </properties>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-devtools</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId>
            <artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId>
            <version>1.1.1</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>mysql</groupId>
            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>
    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

Application.properties

server.port=8081
#DB Configuration:
spring.datasource.driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver
spring.datasource.url=jdbc:mysql://47.91.248.236:3306/hello?useUnicode=true&characterEncoding=utf8
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=root
#spring集成Mybatis环境
#pojo别名扫描包
mybatis.type-aliases-package=com.itheima.domain
#加载Mybatis映射文件
mybatis.mapper-locations=classpath:mapper/*Mapper.xml

MyController代码,下面的蓝色代码是模仿10000个并发线程

/**
 * sinture.com Inc.
 * Copyright (c) 2016-2018 All Rights Reserved.
 */
package com.itheima.controller;
import com.itheima.mapper.UserMapper;
import com.itheima.domain.User;
import com.itheima.service.UserService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
/**
 * @author xinzhu
 * @version Id: MyController.java, v 0.1 2018年12月05日 下午6:29 xinzhu Exp $
 */
@RestController
public class MyController {
    @Autowired
    private UserService userService;
    @RequestMapping("/hello/{id}")
    @ResponseBody
    public User queryUser(@PathVariable Integer id){
       // 蓝色代码注释开始
       new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                for (int x = 0; x < 10000; x++) {
                    userService.queryUser(id);
                }
            }
        }.start();
        // 蓝色代码注释结束
        return userService.queryUser(id);
    }
}

User类

/**
 * sinture.com Inc.
 * Copyright (c) 2016-2018 All Rights Reserved.
 */
package com.itheima.domain;
/**
 * @author xinzhu
 * @version Id: User.java, v 0.1 2018年12月06日 下午1:40 xinzhu Exp $
 */
public class User {
    // 主键
    private Integer id;
    // 用户名
    private String username;
    // 密码
    private String password;
    // 姓名
    private String name;
    public void setId(Integer id) {
        this.id = id;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "id=" + id +
                ", username='" + username + '\'' +
                ", password='" + password + '\'' +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
    public Integer getId() {
        return id;
    }
    public String getUsername() {
        return username;
    }
    public void setUsername(String username) {
        this.username = username;
    }
    public String getPassword() {
        return password;
    }
    public void setPassword(String password) {
        this.password = password;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

UserService

package com.itheima.service;
import com.itheima.domain.User;
public interface UserService {
    public User queryUser(Integer id);
}

UserServiceImpl,下面的蓝色代码就是模仿redis,此时要注意下面的模拟redis的map集合必须放到下面的queryUser的外面,也就是说下面的userMap变量必须是成员变量,不然的话,因为redis是被多个线程共享的,如果你放到下面的queryUser()方法里面,那么就是多个线程有多个userMap集合,下面的代码就是如果查询到数据,那么就用redis里面的,如果查询不到就用数据库里面的

然后下面的红色代码就是解决上面的缓存穿透问题,使用锁来解决缓存穿透问题,而且叫做双重检测锁,为什么叫做双重检测锁呢,因为有两个if语句,第一个if语句就是为了减少走红色代码里面的同步代码块,因为如果换成里面存在想要的数据,那么就不需要走下面的红色代码里面的同步代码块了,所以有两个if语句,至于为什么要有下面的 user= userMap.get(id);,是因为第一次线程查询把数据放到模仿的redis缓存里面之后,剩下的线程当走到下面的同步代码块的时候,需要在查询一下缓存里面的数据就会发现刚刚第一个线程放到redis里面的数据了,所以才会有下面的红色代码里面的 user= userMap.get(id);

package com.itheima.service;
import com.itheima.domain.User;
import com.itheima.mapper.UserMapper;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
@Service
public class UserServiceImpl implements UserService {
    @Autowired
    private UserMapper userMapper;
    // 蓝色代码注释开始
    static Map<Integer,User> userMap=new HashMap();
    static {
        User huancun_user =new User();
        huancun_user.setId(1);
        huancun_user.setName("zhangsan");
        huancun_user.setPassword("123");
        huancun_user.setName("张三");
        userMap.put(1,huancun_user);
    }
    // 蓝色代码注释结束
    public User queryUser(Integer id){
        User user=userMap.get(id);
        // 红色代码注释开始
        if(user==null){
            synchronized (this) {
                user= userMap.get(id);
                if (null == user) {
                    user= userMapper.queryUser(id);
                    System.out.println("查询数据库");
                    userMap.put(user.getId(),user);
                }else{
                    System.out.println("查询缓存");
                }
            }
        }else{
            System.out.println("查询缓存");
        }
        //红色代码注释结束
        return user;
    };
}

数据库里面的数据如下

-- ----------------------------
-- Table structure for `user`
-- ----------------------------
DROP TABLE IF EXISTS `user`;
CREATE TABLE `user` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `username` varchar(50) DEFAULT NULL,
  `password` varchar(50) DEFAULT NULL,
  `name` varchar(50) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=10 DEFAULT CHARSET=utf8;
-- ----------------------------
-- Records of user
-- ----------------------------
INSERT INTO `user` VALUES ('1', 'zhangsan', '123', '张三');
INSERT INTO `user` VALUES ('2', 'lisi', '123', '李四');

然后我们查询下面的链接,因为此时上面的模拟redis的map集合里面没有id值是2的数据,所以此时都是查询数据库,你想这一下子10000并发过去,数据库会有很大压力的,
在这里插入图片描述
然后打印结果如下,就是就只有第一个打印了查询数据库,然后剩下的都是查询缓存了,这就是解决缓存穿透

查询数据库
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存
查询缓存

能看到这里的同学,就帮忙点个推荐吧,Thanks♪(・ω・)ノ

https://www.cnblogs.com/mqk100/p/11319758.html

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